Disque aileté de rotor de turbomachine

Description

[0001] La présente invention concerne un disque aileté équipé d'aubes et de plates-formes séparées, destiné notamment à une soufflante de turboréacteur ou à un étage de compression de moteur aéronautique.

[0002] Dans la réalisation de rotors de turbomachine, notamment du type envisagé ci-dessus, il est connu, par exemple dans le but de permettre un démontage unitaire dans le cas d'aubes à grande corde présentant un vrillage important et/ou de faciliter leur fabrication, notamment les opérations d'usinage, de prévoir une réalisation des aubes en plusieurs parties. GB-A- 2 171 151 décrit ainsi un rotor comportant des aubes quine comprennent qu'une pale et un pied, des plates-formes séparées inter-aubes étant montées par un pied en bulbe dans un alvéole intermédiaire ménage sur la jante du disque entre deux alvéoles portant les pieds d'aubes. Ce mode de fixation imposant des alvéoles supplémentaires sur le disque support des aubes ne donne pas toutefois entière satisfaction pour toutes les applications.

[0003] GB-A-2006883 décrit également un rotor comportant entre les aubes des plates-formes séparées, chaque plate-forme comportant un plateau délimitant la paroi interne de la veine de circulation des gaz et dont chaque extrémité axiale comporte un crochet de fixation relié au disque. Le but de l'invention décrite selon les termes de la revendication 1 est par conséquent de réaliser des plates-formes inter-aubes séparées pour rotors de turbomachine, associées à des moyens améliorés de fixation sur un disque assurant une rétention à la fois dans le sens radial et dans le sens axial tout en tenant compte des impératifs de réduction de masse dont l'intérêt est évident pour des pièces tournantes et qui est en outre un critère important dans les applications aéronautiques visées par l'invention.

[0004] Un disque aileté de rotor de turbomachine du type envisagé ci-dessus, répondant à ces problèmes est caractérisé en ce que chaque pied de fixation de la plate-forme sur le disque, coopère avec une portée cylindrique ménagée sur la jante dudit disque, l'un au moins desdits pieds de plate-forme étant associé à un cavalier présentant une section en forme de C et solidarisant ledit pied avec un élément en forme de dent du disque, une bride d'un élément voisin du rotor et fixé au disque étant en appui sur ledit cavalier de manière à assurer le verrouillage axial.

[0005] Plusieurs modes de réalisation sont proposes pour lesquelles des caractéristiques additionnelles sont prévues, le choix s'effectuant en fonction des applications particulières.

[0006] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre des modes de réalisation de l'invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels:

― la figure 1 représente, selon une vue en coupe par un plan passant par l'axe de rotation de la turbomachine, un disque aileté de rotor de turbomachine, selon un mode de réalisation de l'invention;

― la figure 2 représente une vue partielle schématique en perspective du disque aileté représenté sur la figure 1;

― la figure 3 représente, selon une vue en coupe analogue à celle de la figure 1, un disque aileté de turbomachine selon une variante de réalisation de l'invention;

― la figure 4a représente, selon une vue schématique en perspective une plate-forme équipant le disque représenté sur la figure 3;

― la figure 4b représente, selon une vue schématique en perspective, un renfort associé à la plate-forme représentée sur la figure 4a.

[0007] L'application de l'invention représentée sur les figures 1 à 4b concerne une soufflante de turboréacteur et notamment dans le cas où l'étage mobile de rotor comporte des aubes à grande corde associées à des plates-formes inter-aubes séparées. Dans le mode de réalisation de l'invention représenté sur les figures 1 et 2, un disque 1 de soufflante comporte des rainures orientées axialement, régulièrement réparties sur la jante, à la périphérie du disque et formant des alvéoles 2 dans lesquels sont maintenus les pieds de forme complémentaire des aubes 3 de soufflante. Ladite jante du disque 1 est prolongée sur sa face avant, avant et arrière étant définis par rapport au sens normal de circulation des gaz dans la turbomachine, par des éléments formant des dents 4, espacés de la face avant 5 du disque 1. Dans l'espace ainsi ménagé est placé un jonc annulaire 6 de verrouillage axial des aubes 3. La partie avant de la jante du disque 1 comporte une portée cylindrique 7. Sur la partie arrière de ladite jante, est ménagée également une portée cylindrique 8 surmontée d'un becquet annulaire 9, créant ainsi une gorge annulaire 10. Le disque 1 est également équipé de plates-formes 11 séparées des aubes 3.

[0008] Selon le mode de réalisation représenté sur les figures 1 et 2, lesdites plates-formes 11 sont métalliques et sont, par exemple dans le cas décrit d'une application à une soufflante de turboréacteur, en un métal léger tel que le titane ou un de ses alliages. Chaque plate-forme 11, disposée entre deux aubes 3 consécutives se compose d'un plateau supérieur 12 qui délimite la paroi interne de la veine de circulation des gaz, d'une part périphériquement entre les deux aubes 3 et d'autre part longitudinalement où le bord avant 13 du plateau 12 se raccorde avec le bord arrière 14 d'un support 15 du cône d'entrée de la soufflante et le bord arrière 16 comporte, par exemple, un soyage de raccordement au bord externe avant 17 d'un flasque intermédiaire 18 fixé sur la face arrière 19 du disque 1, par exemple par vis en 20 au niveau d'une bride de fixation 21. L'étanchéité de la veine est ainsi assurée tant du côté avant que du côté arrière. Ledit plateau 12 est supporté par des jambes, de chaque côté, respectivement 22 à l'avant et 23 à l'arrière, qui sont terminées par des rebords formant des pieds de fixation, respectivement 24 à l'avant et 25 à l'arrière. Une nervure 26 de renfort est disposée sous la face interne du plateau 12, en son milieu, orientée dans le sens axial, entre les deux jambes 22 et 23. Ledit pied 25 coopère avec ladite gorge annulaire 10 du disque 1 et repose sur la portée cylindrique 8 tandis que le pied 24, à l'avant, repose sur la portée cylindrique 7 du disque 1. Un élément en forme de cavalier 27, disposé verticalement de manière à présenter en section une forme générale de C maintient en place ledit pied avant 24, la branche supérieure 28 du cavalier coopérant avec la surface supérieure du pied 24 et la branche inférieure 29 coopérant avec les faces internes de la dent 4 de disque et du jonc 6. Une bride 30 du support 15 de cône d'entrée, en appui sur les cavaliers 27, assure le verrouillage axial de l'ensemble. Chaque cavalier 27 et la dent 4 de disque comportant en outre respectivement un perçage correspondant dans lequel est placé un pion 31 de positionnement.

[0009] Le mode de montage des plates-formes 11 qui viennent d'être décrites est le suivant. Le pied arrière 25 de plate-forme est introduit dans la gorge 10 du disque 1 et le pied avant 24 est mis en appui sur la portée cylindrique avant 7 du disque 1 puis le cavalier 27 est positionné en plaçant le pion 31 sur la dent 4 de disque. Le support 15 du cône d'entrée est mis en place, la bride 30 de sa partie arrière venant en appui sur le cavalier 27 et enfin, une bride de fixation 32 dudit support 15 est fixée par boulons en 33 sur une bride 34 solidaire de la face avant du disque 1.

[0010] Selon une variante de réalisation de l'invention, représentée sur les figures 3, 4a 4b, pour laquelle la description qui va suivre conserve les mêmes références pour les pièces et éléments identiques à ceux qui ont été décrits en référence aux figures 1 et 2 et donne une référence augmentée d'une centaine pour les pièces ou éléments modifiés, les plates-formes 111 sont constituées en matériau composite. Selon ce mode de réalisation, chaque plate-forme 111 comprend deux éléments en forme de caisson, respectivement 111a et 111b, présentant une section de forme générale triangulaire ou trapézoïdale et accolés suivant un côté, constituant ainsi une nervure centrale 126. Ces éléments en caisson 111a et 111b peuvent être obtenus par bobinage ou par drappage de tissus en matériau composite et après assemblage, ils sont solidarisés par un bobinage ou un drappage de tissus également en matériau composite, créant une peau extérieure 111c et constituant également un plateau supérieur 112.

[0011] La plate-forme 111 comporte également sur chaque bord, un élément de renfort, respectivement 35 à l'avant et 36 à l'arrière et ces renforts forment également les pieds de fixation de la plate-forme, respectivement 124 à l'avant et 125 à l'arrière. La figure 4b montre le détail de réalisation du renfort 35. Les bords latéraux périphériques de la plate-forme 111 reçoivent chacun un joint, respectivement 37 et 38 qui assurent l'étanchéité et le raccordement entre la plate-forme 111 et l'aube 3 adjacente, de chaque côté. Par ailleurs les autres éléments de la réalisation décrite en référence aux figures 1 et 2 sont conservés identiques, notamment la fixation du pied arrière 125 s'engageant dans la gorge annulaire 10 du disque 1 et à l'avant, la fixation du pied avant 124 au moyen d'un cavalier 27, bloqué axialement par la bride 30 du support 15 du cône d'entrée de soufflante. Le mode de montage précédemment décrit en référence aux figures 1 et 2 est également conservé identique dans la variante de réalisation selon la figure 3.

[0012] Une autre variante de réalisation non représentée aux dessins mais qui se déduit directement des représentations données peut être envisagée. Dans certaines applications particulières où il apparaîtrait que le becquet 9 du disque 1 formant la gorge annulaire 10 risque de présenter une fragilité inacceptable, les moyens de fixation de la plate-forme peuvent être prévus à l'arrière identiques à ceux qui ont été décrits pour l'avant, à savoir en utilisant des cavaliers tels que 27.

Revendications

1. Disque aileté de rotor de turbomachine composé d'un disque (1) équipé d'aubes (3) constituées uniquement d'une pale et d'un pied de fixation et de plates-formes séparées, chaque plate-forme (11; 111) comportant un plateau (12; 112) délimitant la paroi interne de la veine de circulation des gaz et dont chaque extrémité axiale est reliée à un élément formant un pied (24, 25; 124, 125) de fixation sur le disque (1), caractérisé en ce que chaque pied (24, 25; 124, 125) coopère respectivement avec une portée cylindrique (7, 8) ménagée sur la jante du disque, l'un au moins desdits pieds (24; 124) de plate-forme (11, 111) étant associé à un cavalier (27) présentant une section en forme de C et solidarisant ledit pied (24; 124) avec un élément en forme de dent (4) du disque (1), une bride (30) d'un élément (15) voisin du rotor et fixé au disque (1) étant en appui sur ledit cavalier (27) de manière à assurer le verrouillage axial.

2. Disque aileté de rotor de turbomachine selon la revendication 1 dans lequel un desdits cavaliers (27) est associé au pied (24, 25; 124, 125) de la plate-forme (11, 111) du côté avant et du côté arrière.

3. Disque aileté de rotor de turbomachine selon la revendication 1 dans lequel ledit cavalier (27) est associé du côté avant du disque (1), du côté supérieur, à un pied (24; 124) de plate-forme (11, 111) et du côté inférieur à une dent (4) du disque (1) et à un jonc (6) de blocage placé entre ladite dent (4) et la face (5) du disque (1), et du côté arrière, le pied (25; 125) de plate-forme (11; 111) est placé dans une gorge annulaire (10) formant un becquet (9) sur la partie arrière de la jante du disque (1).

4. Disque aileté de rotor de turbomachine selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel la face de jante du disque (1) et le cavalier (27) associé comportent respectivement un perçage recevant un pion (31) de positionnement.

5. Disque aileté de rotor de turbomachine selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel lesdites plates-formes (11) sont métalliques et dans chaque plate-forme, ledit plateau (12) est relié respectivement à chaque pied (24, 25) par une jambe (22, 23) de liaison, une nervure (26) de renfort, solidaire de la face interne dudit plateau (12) allant d'une jambe à l'autre (22, 23) chaque bord axial (13, 16) dudit plateau (12) de plate-forme (11) coopérant avec le bord adjacent (14, 17) dudit élément voisin (15, 18) de rotor de manière à assurer l'étanchéité et la continuité de la paroi interne de la veine.

6. Disque aileté de rotor de turbomachine selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel lesdites plates-formes (111) sont constituées en matériau composite, chacune étant composée de deux éléments (111a, 111b) à section triangulaire accolés et solidarisés par une peau extérieure (111c) formant ledit plateau (112) de plate-forme (111) et lesdits pieds (124, 125) de fixation étant constitués à chaque extrémité axiale respectivement par un renfort (35, 36), un joint d'étanchéité (37, 38) étant placé sur chaque bord périphérique de plateau (112) de plate-forme (111), assurant le raccordement entre plates-formes (111) et aubes (3).

Ansprüche

1. Beschaufelte Turbomaschinen-Rotorscheibe, die zusammengesetzt ist aus einer lediglich aus einem Schaufelblatt und einem Befestigungsfuß bestehenden Schaufeln (3) ausgestatteten Scheibe (1) und aus separaten Plattformen, wobei jede Plattform (11; 111) eine die Innenwandung der Gaszirkulationsströmung begrenzende Platte (12; 112) besitzt und mit jedem ihrer axialen Endbereiche mit einem Element verbunden ist, das einen Fuß (24, 25; 124, 125) zur Befestigung an der Scheibe (1) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Fuß (24, 25; 124, 125) mit jeweils einer an dem Kranz der Scheibe angebrachten zylindrischen Tragfläche (7, 8) zusammenwirkt, wobei wenigtens einer der Füße (24; 124) der Plattform (11; 111) ein Reiter (27) mit C-förmigen Querschnitt zugeordnet ist, der diesen Fuß (24; 124) fest mit einem zahnförmigen Element der Scheibe (1) verbindet, und wobei sich ein Flansch (30) eines benachbarten und an der Scheibe (1) fixierten Elements des Rotors gegen den genannten Reiter (27) abstützt und dadurch dessen axiale Verriegelung gewährleistet.

2. Beschaufelte Turbomaschinen-Rotorscheibe nach Anspruch 1, bei der dem Fuß (24, 25; 124, 125) der Plattform (11, 111) an der Vorderseite und an der Rückseite einer der genannten Reiter (27) zugeordnet ist.

3. Beschaufelte Turbomaschinen-Rotorscheibe nach Anspruch 1, bei der der an der Vorderseite der Scheibe (1) vorgesehene Reiter (27) auf der Oberseite mit einem Fuß (24, 124) einer Plattform (11, 111) und auf der Unterseite mit einem Zahn (4) der Scheibe (1) und einem zwischen diesem Zahn (4) und der Stirnfläche (5) der Scheibe (1) angeordneten Blockierring (6) verbunden ist, und bei der an der Rückseite der Scheibe (1) der Fuß (25; 125) der Plattform (11, 111) in einer Ringnut (10) angeordnet ist, die an dem hinteren Tell des Kranzes der Scheibe (1) eine Verhakung bildet.

4. Beschaufelte Turbomaschinen-Rotorscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Stirnfläche des Kranzes der Scheibe (1) und der zugeordnete Reiter (27) jeweils mit einer Bohrung zur Aufnahme eines Positionierungsstiftes (31) ausgestattet sind.

5. Beschaufelte Turbomaschinen-Rotorscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Plattformen (11) aus Metall bestehen und die genannte Platte (12) jeder Plattform mit jedem Fuß (24, 25) über einen Verbindungsschenkel (22, 23) verbunden ist, wobei eine mit der Innenseite der Platte (12) Pest verbundene Verstärkungsrippe (26) vorgesehen ist, die von dem einen zu dem anderen Verbindungsschenkel (22, 23) verläuft, und wobei jeder axiale Rand (13, 16) der Platte (12) der Plattform (11) mit dem angrenzenden Rand (14, 17) des benachbarten Rotorelements (15, 18) so zusammenwirkt, daß sie die Dichtigkeit und die Kontinuität der Innenwand des Strömungskanals gewährleisten.

6. Beschaufelte Turbomaschinen-Rotorscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Plattformen (111) aus einem Verbundwerkstoff bestehen und jeweils aus zwei Elementen (111a, 111b) mit dreieckförmigem Querschnitt zusammengesetzt sind, die verklebt und durch eine die Platte (112) der Plattform bildende Außenhaut (111c) miteinander fest verbunden sind, wobei die Befestigungsfüße (124, 125) an jedem axialen Ende aus einer Verstärkung (35, 36) bestehen, und wobei an jedem peripheren Rand der Platte (112) der Plattform (111) eine Dichtung (37, 38) vorgesehen ist, die die Verbindung zwischen Plattformen (111) und Schaufelblättern (3) gewährleistet.

Claims

1. Bladed rotor disc for a turboshaft engine composed of a disc (1) fitted with blades (3) constituted solely by a blade and fixing root and by separate platforms, each platform (11; 111) comprising a plate (12; 112) delimiting the inner wall of the gas flow and of which each axial end is connected to an element forming a foot (24, 25; 124, 125) for fixing it to the disc (1), characterised in that each foot (24, 25; 124, 125) works in conjunction respectively with a cylindrical bearing surface (7, 8) formed on the rim of the disc, one at least of the said feet (24; 124) of the platform (11; 111) being associated with a clamping yoke (27) having a cross section in the shape of a C and fastening the said foot (24; 124) to a tooth-shaped element (4) on the disc (1), a flange (30) on an element (15) close to the rotor and fixed to the disc (1) pressing against the said clamping yoke (27) in such a way as to ensure axial locking.

2. Bladed rotor disc of a turboshaft engine in accordance with Claim 1 in which one of the said clamping yokes (27) is associated with the foot (24, 25; 124, 125) of the platform (11; 111) both at the front and the rear.

3. Bladed rotor disc of a turboshaft engine in accordance with Claim 1 in which the said clamping yoke (27) is associated, on the front upper side of the disc (1) with a foot (24; 124) of the platform (11, 111) and on the lower side with a tooth (4) on the disc (1) and to a locking ring (6) placed between the said tooth (4) and the face (5) of the disc (1), and on the rear side, the foot (25; 125) of the platform (11; 111) is placed in an annular slot (10) forming a nib (9) on the rear part of the rim of the disc (1).

4. Bladed rotor disc of a turboshaft engine in accordance with any of the Claims 1 to 3 in which the face of the rim of the disc (1) and the associated clamping yoke (27) comprise respectively a hole to receive a locating peg (31).

5. Bladed rotor disc of a turboshaft engine in accordance with any of Claims 1 to 4 in which the said platforms (11) are made of metal and in each platform the said plate (12) is connected respectively to each foot (24, 25) by a connecting leg (22, 23), a reinforcing rib (26), fixed to the inner surface of the said plate (12) extending from one leg to the other (22, 23) each axial edge (13, 16) of the said plate (12) of the platform (11) working in conjunction with the adjacent edge (14, 17) of the said neighbouring element (15, 18) of the rotor in such a way as to ensure a seal and the continuity of the inner wall of the gas flow.

6. Bladed rotor disc of a turboshaft engine in accordance with any of Claims 1 to 4 in which the said platforms (111) are made of a composite material, each being composed of two elements (111a, 111b) of triangular cross section placed together and fixed together by an outer skin (111c) forming the said plate (112) of the platform (111) and the said fixing feet (124, 125) are constituted at each axial extremity respectively by a reinforcement (35, 36), a seal (37, 38) being placed along each peripheral edge of the plate (112) of the platform (111), ensuring the connection between the platforms (111) and the blades (3).

Dessins